[发明专利]单壁碳纳米管膜及其制造方法和设备

说明书

本文公开了制造大直径单壁碳纳米管膜的设备和方法。有利地，大直径单壁碳纳米管膜可用作具有高透明度和较低方块电阻的透明电极。在一种实施方案中，该方法包括：通过第一入口在小于催化剂前体的反应温度的温度下供应载体一氧化碳和催化剂前体；通过第二入口供应加热的一氧化碳，使得该加热的一氧化碳与该载体一氧化碳和催化剂混合气溶胶；在反应室中使该气溶胶反应以形成单壁碳纳米管、金属纳米颗粒、一氧化碳和二氧化碳的复合气溶胶。在这种实施方案中，该加热的一氧化碳加热该催化剂前体，该催化剂前体与一氧化碳反应以形成碳纳米管。

相关申请的交叉引用

本申请按照35U.S.C.§119(e)要求2019年12月5日提交的题目为“Methods andApparatus for the Fabrication of Single-Walled Carbon Nanotubes”的美国临时专利申请序列号62/944,241的权益和优先权，其全文通过引用并入本文用于所有目的。

技术领域

本发明整体上涉及导电的透明膜及其制造设备和方法。

背景技术

节能技术受益于具有先进组成和设计的传导材料，其进行多种功能例如是高度透明和导电的。一个实例是有机发光二极管(OLED)，它们的操作受益于有效电荷引入各个光子层中并且它们在实际值波长下的光学透射率同时非常高。使用透明传导氧化物(TCO)典型地满足这些表面上相反的性能要求。拥有约10:1的In：Sn原子比的铟锡氧化物(ITO)可能是用于以一般自下而上沉积的层器件设计来制造OLED阳极的最常见TCO涂层。这种普遍的选择由ITO在液晶显示器中的广泛使用演变而来，其为电场驱动器件而非电流注入设计例如OLED。存在许多证据充分的原因为什么ITO不是用于高效OLED的理想阳极材料，包括不适当的逸出功、产生期望图案困难、稳定性、在柔性基材上弯曲、高品质铟的可得性和需要在高温下加工，限制集成ITO基材的高速制造。

发明内容

各种实施方案涉及生产单壁碳纳米管的方法，该方法包括：

·通过第一入口在小于催化剂前体的反应温度的温度下向混合区供应载体一氧化碳和催化剂前体；

·通过第二入口向混合区供应加热的一氧化碳，使得该加热的一氧化碳与该载体一氧化碳和催化剂混合以形成气溶胶；

·在反应室中使该气溶胶反应以形成包括单壁碳纳米管(SWCNT)、一氧化碳和二氧化碳的复合气溶胶；和

·使基材暴露于该复合气溶胶以在该基材的表面上沉积SWCNT膜。

在各种其它实施方案中，该第二入口包括喷头。

仍在各种其它实施方案中，该加热的一氧化碳在1000℃-1100℃的温度下。

仍在各种其它实施方案中，该反应室内的压力大于或等于10atm。

仍在各种其它实施方案中，该方法还包括将一氧化碳和二氧化碳转移至碱浴中，其中该碱浴吸收二氧化碳。

仍在各种其它实施方案中，该碱浴包括氢氧化钠。

仍在各种其它实施方案中，该方法还包括再次使用通过该第一入口和/或该第二入口转移的一氧化碳。

仍在各种其它实施方案中，该基材包括隔膜过滤器。

仍在各种其它实施方案中，该隔膜过滤器包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。

仍在各种其它实施方案中，该基材储存在卷到卷(roll-to-roll)系统上。

仍在各种其它实施方案中，该催化剂前体包括五(碳氧基(carbonxyl))铁。

仍在各种其它实施方案中，在室温下进行供应该载体一氧化碳和该催化剂前体。